Sneaky sort hul-opdagelse kaster lys over stjernedød, sorte huls dannelse og gravitationsbølger

Der sker altid noget nyt og spændende inden for forskning i sorte huller.

Albert Einstein udgav først sin bog, der forklarer teorien om generel relativitet - som postulerede sorte huller - i 1922. Hundrede år senere fangede astronomer faktiske billeder af det sorte hul i centrum af Mælkevejen. I et nyligt papir beskriver et hold af astronomer en anden spændende ny opdagelse:det første "sovende" sorte hul observeret uden for galaksen.

Jeg er en astrofysiker, der har studeret sorte huller - de mest tætte genstande i universet - i næsten to årtier. Sovende sorte huller er sorte huller, der ikke udsender noget detekterbart lys. Derfor er de notorisk svære at finde. Denne nye opdagelse er spændende, fordi den giver indsigt i dannelsen og udviklingen af ​​sorte huller. Denne information er afgørende for at forstå gravitationsbølger såvel som andre astronomiske begivenheder.

Hvad er VFTS 243 helt præcist?

VFTS 243 er et binært system, hvilket betyder, at det er sammensat af to objekter, der kredser om et fælles massecenter. Det første objekt er en meget varm, blå stjerne med 25 gange Solens masse, og det andet et sort hul ni gange mere massivt end Solen. VFTS 243 er placeret i Tarantula-tågen i den store magellanske sky, en satellitgalakse i Mælkevejen, der ligger omkring 163.000 lysår fra Jorden.

Det sorte hul i VFTS 243 anses for at være i dvale, fordi det ikke udsender nogen detekterbar stråling. Dette er i skarp kontrast til andre binære systemer, hvor stærke røntgenstråler detekteres fra det sorte hul.

Det sorte hul har en diameter på omkring 33 miles (54 kilometer) og overskygges af den energiske stjerne, som er omkring 200.000 gange større. Begge roterer hurtigt omkring et fælles massecenter. Selv med de kraftigste teleskoper ser systemet visuelt ud til at være en enkelt blå prik.

Find sovende sorte huller

Astronomer formoder, at der findes hundredvis af sådanne binære systemer med sorte huller, der ikke udsender røntgenstråler, der gemmer sig i Mælkevejen og Den Store Magellanske Sky. Sorte huller er lettest synlige, når de fjerner stof fra en ledsagerstjerne, en proces kendt som "fodring".

Fodring producerer en skive af gas og støv, der omgiver det sorte hul. Når materialet i skiven falder indad mod det sorte hul, opvarmer friktion akkretionsskiven til millioner af grader. Disse varme skiver af stof udsender en enorm mængde røntgenstråler. Det første sorte hul, der bliver opdaget på denne måde, er det berømte Cygnus X-1-system.

Astronomer har i årevis vidst, at VFTS 243 er et binært system, men om systemet er et par stjerner eller en dans mellem en enkelt stjerne og et sort hul var uklart. For at afgøre, hvad der var sandt, brugte holdet, der studerede det binære, en teknik kaldet spektral disentangling. Denne teknik adskiller lyset fra VFTS 243 i dets konstituerende bølgelængder, hvilket svarer til, hvad der sker, når hvidt lys kommer ind i et prisme, og de forskellige farver produceres.

Denne analyse afslørede, at lyset fra VFTS 243 var fra en enkelt kilde, ikke to separate stjerner. Uden nogen detekterbar stråling fra stjernens følgesvend var den eneste mulige konklusion, at det andet legeme i binæren er et sort hul og dermed det første sovende sorte hul, der findes uden for Mælkevejsgalaksen.

Hvorfor er VFTS 243 vigtig?

De fleste sorte huller med en masse på mindre end 100 sole er dannet ved sammenbrud af en massiv stjerne. Når dette sker, er der ofte en enorm eksplosion kendt som en supernova.

Det faktum, at det sorte hul i VFTS 243-systemet er i en cirkulær bane med stjernen, er et stærkt bevis på, at der ikke var nogen supernovaeksplosion, som ellers kunne have sparket det sorte hul ud af systemet – eller i det mindste forstyrret kredsløbet. I stedet ser det ud til, at stamstjernen kollapsede direkte for at danne det sorte hul uden eksplosion.

Den massive stjerne i VFTS 243-systemet vil kun leve i yderligere 5 millioner år - et blink i astronomiske tidsskalaer. Stjernens død skulle resultere i dannelsen af ​​endnu et sort hul, der transformerer VFTS 243-systemet til et sort hul binært.

Til dato har astronomer opdaget næsten 100 begivenheder, hvor binære sorte huller smelter sammen og producerede krusninger i rum-tid. Men hvordan disse binære sorte hul-systemer dannes er stadig ukendt, hvorfor VFTS 243 og lignende endnu ikke-opdagede systemer er så afgørende for fremtidig forskning. Måske har naturen en sans for humor – for sorte huller er de mørkeste genstande, der findes og udsender intet lys, men alligevel belyser de vores grundlæggende forståelse af universet. + Udforsk yderligere

'Sort huls politi' opdager et sovende sort hul uden for Mælkevejen

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.